1.2 Выбор расчетной схемы каркаса

Расчетная схема каркаса представляет собой плоскую раму. При построении расчетной схемы учитывается жесткое сопряжение ригеля с колонной, шарнирное опирание ригеля на стены. Ригели и колонны рассчитываются с длиной равной пролету l₂=4200 мм и высоте этажа H_эт=3000 мм соответственно.

1.3 Сбор нагрузок на элементы перекрытия

По бланку задания район строительства – II, расчётное значение снеговой нагрузки по п. 5.2 [4] составляет 1,2 кН/м², нормативное значение, с учетом коэффициента надежности для снеговой нагрузки , составляет 0,8392 кН/м².

Рис.1. Схема расположения элементов несущей системы здания.

Рис.2. Сечение А-А: К определению размеров сечения монолитного ригеля

Рис.3. Расчетная схема поперечного сечения монолитного ригеля

Значение временной нормативной нагрузки на перекрытие по заданию – 2 кН/м². В соответствии с п. 3.7 [4] значение коэффициента надежности для временной нагрузки составит .

Коэффициент надежности по уровню ответственности здания в соответствии с прил. 7 [4], для уровня ответственности II составляет .

В соответствии с заданием тип конструкции пола – 2, тип конструкции кровли – 5. Подсчёт нагрузок, в соответствии с требованиями [4], на плиты покрытия и перекрытия приводится в табл.1.

Таблица 1

Состав	Толщ. t, мм	Плотность , кН/м3	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэфф. надежности	Расчетная нагрузка, кН/м2
А. Постоянные нагрузки
Нагрузка от покрытия
1. Слой гравия втопленный в мастику 2. 3 слоя гидроизола 3. Цементная стяжка 4. Утеплитель полистиролбетон 5. Пароизоляция-слой рубероида на битумной мастике 6. От массы плиты	20 200 120	18 2,5 25	0,16 0,039 0,36 0,5 0,03 3	1.3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1	0,208 0,0507 0,468 0,65 0,039 3,3
Итого			3,73		4,72
Нагрузка от междуэтажных перекрытий
1. Паркет 2. Цементная стяжка 3. От массы плиты	500 120	18 25	0,55 0,9 3	1,3 1,3 1,3	0,715 1,17 3,3
Итого			4,45		5,19
Б. Временные нагрузки
Временная на междуэтажное перекрытие			2	1,2	2,4
Снеговая			0,84	1,43	1,2
Коэффициент надежности по II (нормальному) уровню ответственности					0,95

Согласно п. 3.8 [4], коэффициент сочетания , зависящий от грузовой площади, равен:

=0,81,

где ; А=19,74 м² – грузовая площадь перекрытия; А₁=9 м² – в соответствии с п. 3.8 [4].

Коэффициент , учитывающий количество перекрытий, в соответствии с п. 3.9 [4] равен:

=0,581,

где n=3 – число перекрытий.

Собственный вес 1 м.п. ригеля составляет:

, (1,1)

где А_р=0,52*0,22+1,92*0,07=0,2488– площадь сечения ригеля, см. рис.3; =25 кН/м³ – плотность железобетона ригеля; =1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса железобетона ригеля; =0,95 – коэффициент надежности по второму уровню ответственности.

=6,5 кН/м²

Полная расчетная нагрузка на 1 м² покрытия с учетом нормального уровня ответственности здания II будет равна: q_пок=(4,72+1,2)0,95=5,624 кН/м²

Полная расчетная нагрузка на 1 м² перекрытия учетом нормального уровня ответственности здания II будет равна: q_пер =(5,185+2,4)0,95=7,21 кН/м²

Расчетная нагрузка на 1 м.п. ригеля от покрытия с учетом собственного веса ригеля составит:

- постоянная: ;

=22,2 кН/м

- временная: =4,313 кН/м

- полная: =26,68 кН/м

- длительная : =22,2 кН/м

Расчетная нагрузка на 1м.п. ригеля от перекрытия с учетом собственного веса ригеля составит:

- постоянная: =(6,5=5,19*4,7*0,95)0,81=24,04 кН/м

- временная: =2,4*4,7*0,95*0,805=8,63 кН/м

- полная: =32,5кН/м

- длительная: =29,91 кН/м

Нормативная нагрузка на 1 м.п. ригеля от перекрытия с учетом собственного веса ригеля составит:

- постоянная: =20,75 кН/м

- временная: =7,19 кН/м

- полная: =27,94 кН/м

- длительная: =25,783 кН/м

- кратковременная: =2,157 кН/м

Для подбора сечения колонны определяем продольную силу, воспринимаемую колонной первого этажа от полной расчетной нагрузки:

, (1.2)

где n_эт = 3 – число перекрытий, передающих нагрузку на колонну;

N=394,61 кН

Назначаем размеры поперечного сечения колонн из условия п. 6.2.17 [1], когда , где . При и l₀=0.8H_эт=2400мм, в соответствии с требованиями п. 6.2.18 [1].

Требуемая оптимальная высота поперечного сечения составляет h=171,43 мм.

Поскольку колонна воспринимает только вертикальные нагрузки, предварительно принимаем ее поперечное сечение квадратным со стороной 250 мм.

Собственный вес 1 м.п. колонны с поперечным сечением 250х250 мм составит кН/м

Определяем усилие в колонне первого этажа с учетом ее собственного веса при размерах поперечного сечения 250х250 мм:

N=394.61+1.63*3*5=412.79 кН

Предварительно определяем несущую способность колонн, приняв в первом приближении коэффициент продольного изгиба =0,8, по формуле 3.97 [3]:

, (1.3)

где R_b – расчетное сопротивление бетона по прочности на сжатие;

A_b=250*250=62500 мм² – площадь поперечного сечения колонны;

R_sc – расчетное сопротивление арматуры сжатию;

0,03 – коэффициент, соответствующий максимальному проценту армирования-3%.

Для колонны сечением 250х250 мм (для класса бетона В25, по заданию, ; R_b=13,05 МПа, согласно п. 5.1 10в [1]) с коэффициентом армирования 3 % (по заданию для арматуры класса А400 R_sc=355 МПа) предельная несущая способность составит:

N_u=1185 кН>412,79 кН – следовательно, окончательно принимаем колонну с размерами поперечного сечения 250х250 мм.

Рис.5. Поперечное сечение колонны